Preisträger des mit 10.000 € dotierten Innovation Award Laser Technology 2018, der seitens des Arbeitskreises Lasertechnik e.V. und des European Laser Institute ELI am 2. Mai 2018 im Rathaus zu Aachen verliehen wurde, ist Dr. Axel Luft, Sales Manager Global Automotive der Laserline GmbH. Dr. Axel Luft und sein Team haben mit der Innovation »Multi-Spot-Module zur Verbesserung von Fügeprozessen durch maßgeschneiderte Spot-Geometrien« den ersten Platz in dem offenen Wettbewerb belegt. Die achtköpfige internationale Jury wählte 3 herausragende Finalisten aus den zahlreichen eingegangenen Bewerbungen aus. Rund 370 Gäste wohnten der Preisverleihung im historischen Ambiente des Krönungssaales des Aachener Rathauses bei.

Dr. Paul Hilton, Sprecher der internationalen Jury, hob die herausragenden Innovationen der 3 erstplatzierten Projektteams auf dem Gebiet der Lasertechnik hervor. Die Jury verlieh den ersten Preis des Innovation Award Laser Technology 2018, der mit 10.000 € dotiert ist, an den Sprecher des erstplatzierten Teams Dr. Axel Luft, Sales Manager Global Automotive der Laserline GmbH für die Innovation »Multi-Spot-Module zur Verbesserung von Fügeprozessen durch maßgeschneiderte Spot-Geometrien«. Die innovative Arbeit des Teams setzt sich zusammen aus der Entwicklung eines Multispot-Moduls, das den Vorteil einer stufenlos regelbaren und robotergesteuerten Laserleistungsverteilung bietet, die eine höhere Qualität und eine kostengünstigere Materialbearbeitung ermöglicht, wie beispielsweise beim Fügen von feuerverzinkten Blechen mit Diodenlasern in der industriellen Automobilproduktion. Der Preisträger Dr. Axel Luft wurde zum »AKL Fellow« und »ELI Fellow« ernannt. Die Urkunden für die erst-, zweit- und drittplatzierten Finalistenteams wurden bei der Preisverleihung in Aachen durch Dipl.-Ing. Ulrich Berners, Vorstandsvorsitzender des Arbeitskreises Lasertechnik AKL e.V., und Dr. Alexander Olowinsky, Vorstandsvorsitzender des European Laser Institute ELI, überreicht.

Der Innovation Award Laser Technology wird vom Arbeitskreis Lasertechnik e.V. und dem European Laser Institute ELI alle 2 Jahre als europäischer Preis der angewandten Wissenschaft verliehen. Er richtet sich sowohl an Einzelpersonen als auch an Projektgruppen, deren Fähigkeiten und Engagement zu einer herausragenden Innovation auf dem Gebiet der Lasertechnik geführt haben. Die abgeschlossenen wissenschaftlichen und technologischen Arbeiten befassen sich im Kern mit der Nutzung und Erzeugung von Laserlicht zur Materialbearbeitung und haben zu einem belegbaren wirtschaftlichen Nutzen für die Industrie geführt. 

 Die international besetzte achtköpfige Jury hat unter den neun Antragstellern auf der Basis der erbrachten Leistungen und der veröffentlichten Kriterien 3 herausragende Finalisten für den Innovation Award Laser Technology 2018 ausgewählt (siehe detaillierte Beschreibungen der drei Innovationen inklusive Bildmaterial unter www.innovation-award-laser.org).   

Die 3 Finalisten und ihre Teams in der Reihenfolge der Platzierung:

1. Platz: Multi-Spot-Module zur Verbesserung von Fügeprozessen durch maßgeschneiderte Spot-Geometrie

Team: 

• Dr. Axel Luft, Laserline GmbH, Mülheim-Kärlich, Deutschland (Teamsprecher)
•  Dipl.-Ing. Thorge Hammer, Volkswagen AG, Wolfsburg, Deutschland 
• Dr. Markus Baumann, Laserline GmbH, Mülheim-Kärlich, Deutschland 
• Dr. Florian Albert, Scansonic MI GmbH, Berlin, Deutschland 
• Dipl.-Ing. Andreas van Hove, Scansonic IPT GmbH, Berlin, Deutschland 

Diodenlaser werden seit mehr als 18 Jahren in der Automobilproduktion eingesetzt und gewinnen immer noch an Bedeutung. Eine der etablierten Methoden zum Verbinden von verzinkten Stahlblechen in der Serienfertigung von Automobilkarosserien ist heute das Laserlöten. 

Ein wesentlicher Erfolgsfaktor der Laserlöttechnik ist vor allem die hohe ästhetische Qualität der Fugen. In jüngster Zeit haben sich Automobilhersteller jedoch zunehmend auf den Einsatz von feuerverzinkten Blechen (HDG-Blechen) in der Karosserie konzentriert, da sie korrosionsbeständiger sind und die Beschichtung kosteneffizienter ist. Die Qualität der Verbindung selbst nimmt jedoch ab, ist gröber in der Struktur, zeigt oft sogenannte "Wavelets", bei denen das Los die vorgesehene Fuge übersteigt und in fugennahen Bereichen vermehrt Spritzer auftreten, mit anderen Worten: Die Laserlöttechnik für HDC-Bleche konnte nicht alle Erwartungen erfüllen. 

Um diesen Herausforderungen zu begegnen, entwickelte ein Expertenteam von Laserline, Scansonic und Volkswagen ein Multi-Spot-Modul mit einem optischen Kameratool für ein passendes Spot-In-Spot-Design und einer integrierten Robotersteuerung und qualifizierte im Jahr 2016 ein Triple-Spot-Modul als bevorzugte Lösung für feuerverzinkte (HDG) Bleche in der Serienproduktion von Volkswagen. 

Für einen optimalen Lötprozess sind zwei Dinge entscheidend: Erstens eine exakte Anordnung der Spots zueinander und zweitens eine exakt angepasste Verteilung der Laserleistung, d.h. je nach Anwendung wie Dach oder Heckklappe oder je nach Gelenk Geometrien, sind unterschiedliche Leistungsverteilungen zu den drei Spots notwendig. 

Das entwickelte Triple-Spot-Modul bietet den Vorteil der stufenlosen Leistungsverteilung zwischen dem Hauptspot und den vorderen Spots einerseits und zwischen den vorderen Frontpunkten andererseits. Auch neue Features wie die robotergesteuerte Energieverteilung unterwegs sind enthalten. Daher ist es nun auch möglich, vordere Punkte, z.B. in flexiblen Linien für Autos mit EG (galvanisierter) Beschichtung, oder den Abstand zwischen den vorderen Stellen einzustellen.

Neben dem Löten setzte das Team das Multispot-Modul erfolgreich beim Schweißen von Aluminium ein, der zweithäufigsten industriellen Anwendung für Diodenlaser.

Durch den Einsatz des Multi-Spot-Moduls war es möglich, das Schlüsselloch- und Wärmeleitungsschweißen zu kombinieren und somit die Vorteile beider Verfahren durch die Kombination eines größeren mit einem kleineren Laserspot innerhalb des »Spot-in-Spot«-Moduls zu kombinieren. Dadurch wurden auch beim Aluminiumschweißen in der industriellen Serienproduktion von Karosserien glattere Oberflächen, gerade Kanten, höhere Eindringtiefen, höhere Geschwindigkeiten sowie eine reduzierte Spritzerbildung erreicht. 

Die Technologie hat das Potential eine große Anzahl von Herstellungsprozessen zu durchdringen und dadurch der Familie der strahlformenden optischen Systeme für die Materialbearbeitung mit Diodenlasern in der industriellen Massenproduktion um ein neues und kosteneffektives Mitglied zu erweitern.

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Bildunterschrift

© Fraunhofer ILT, Aachen / Andreas Steindl.
Das Gewinner-Team des Innovation Award Laser Technology 2018 (v.l.n.r.): Dr. Markus Baumann, Laserline GmbH, Mülheim-Kärlich, Deutschland; Dipl.-Ing. Thorge Hammer, Volkswagen AG, Wolfsburg, Deutschland; Dr. Axel Luft, Laserline GmbH, Mülheim-Kärlich, Deutschland (Team-Repräsentant); Meinulf Hinz, Volkswagen AG, Wolfsburg, Deutschland; Dipl.-Ing. Andreas van Hove, Scansonic IPT GmbH, Berlin, Deutschland.